Bộ điều khiển kháng nhiễu dựa trên chế độ trượt và khâu quan sát trạng thái cho bộ biến đổi ba pha ba mức hình T trong chế độ chỉnh lưu tích cực

Bài viết này trình bày một chiến lược điều khiển chế độ trượt (SMC) mới cho bộ biến đổi ba pha ba mức hình T (3LT2) ở chế độ chỉnh lưu tích cực, ứng dụng trong hệ thống nguồn năng lượng phân tán.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bộ điều khiển kháng nhiễu dựa trên chế độ trượt và khâu quan sát trạng thái cho bộ biến đổi ba pha ba mức hình T trong chế độ chỉnh lưu tích cực Vol 4 (2) (2023) Measurement, Control, and Automation Website: https:// mca-journal.org ISSN 1859-0551 Bộ điều khiển kháng nhiễu dựa trên chế độ trượt và khâu quan sát trạng thái cho bộ biến đổi ba pha ba mức hình T trong chế độ chỉnh lưu tích cực Disturbance Based on Sliding Mode Control and State Observer for Three-Phase Three-Level T-Type Rectifiers Dương Anh Tuấn1, 2, Phạm Thành Long1, Phạm Anh Dũng1, Lê Xuân Khôi1, Giáp Văn Nam1, Vũ Hoàng Phương1, *, Nguyễn Văn Liễn1 1 Trường Điện-Điện tử, Đại học Bách Khoa Hà Nội 2 Đại học Công nghiệp Hà Nội *Corresponding author E-mail: phuong.vuhoang@hust.edu.vn Abstract This paper presents a new sliding mode control (SMC) strategy for three-phase three-level T-type rectifiers (3LT2), which can be applied in distributed power supply system. First, a state observer (SOB) was designed based on linear matrix inequality (LMI) to identify the optimal eigenvalues of the state-tracking error function. Second, fixed-time sliding mode control (FTSMC) was constructed to control the system. Third, a disturbance observer (DOB) was created based on the error signals of the system outputs and observer outputs. The output signals precisely converged to the predefined trajectories in a very short time, with small overshoots and steady-state errors. Fourth, the Lyapunov condition was utilized to verify the corrections/stability of the proposed controller and observer. Matlab Simulink simulation was used to show the power/effectiveness of FTSMC and compare with the PI (Proportional-Integral) controller. Keywords: Active rectifier, T-type rectifier, State Observer, Linear matrix inequality, Fixed-time sliding-mode control, Dis- turbance observer, Proportional-Integral control Tóm tắt công suất bằng một. Có hai loại bộ chỉnh lưu là: chỉnh lưu nguồn dòng [1] và chỉnh lưu nguồn áp [2]. Trong khi bộ chỉnh Bài báo này trình bày một chiến lược điều khiển chế độ trượt (SMC) lưu loại nguồn dòng ba pha hai mức sử dụng 6 van đóng cắt mới cho bộ biến đổi ba pha ba mức hình T (3LT2) ở chế độ chỉnh một chiều thì bộ chỉnh lưu nguồn áp sử dụng 6 van đóng cắt lưu tích cực, ứng dụng trong hệ thống nguồn năng lượng phân tán. hai chiều. Tuy nhiên, cấu trúc chỉnh lưu nguồn áp phổ biến Đầu tiên, một bộ quan sát trạng thái (SOB) được thiết kế dựa trên bất hơn do có cấu trúc đơn giản và dễ điều khiển [2]–[5]. Để điều đẳng thức ma trận tuyến tính (LMI) để xác định các giá trị riêng tối khiển được điện áp DC, dòng điện hình sin với THD thấp và ưu của hàm sai lệch theo dõi trạng thái. Thứ hai, điều khiển chế độ trượt thời gian cố định (FTSMC) được xây dựng để điều khiển hệ hệ số công suất là một, bộ chỉnh lưu ba pha hai mức phải được thống. Thứ ba, bộ quan sát nhiễu (DOB) được thiết kế dựa trên các vận hành với tần số chuyển mạch cao. Tuy nhiên, điều này sẽ tín hiệu sai lệch giữa đầu ra hệ thống và đầu ra của bộ quan sát. Các làm tăng tổn hao chuyển mạch và gây ra nhiễu. Nhiễu có thể tín hiệu đầu ra được hội tụ chính xác theo các quỹ đạo được xác định giảm đi bằng cách tăng kích thước của các thành phần thụ trước trong một thời gian rất ngắn, với các sai lệch tĩnh và độ quá động. Mặt khác, hiệu suất của bộ chỉnh lưu ba pha hai mức điều chỉnh nhỏ. Thứ tư, điều kiện Lyapunov được sử dụng để xác không tốt ở điện áp trung bình và cao. minh tính ổn định của bộ điều khiển và bộ quan sát được đề xuất. Mô Trong những năm gần đây, các bộ biến đổi đa mức đang phỏng bằng phần mềm Matlab Simulink đã được sử dụng để cho thấy nổi lên như một cấu trúc liên kết thay thế được sử dụng ở cấp hiệu quả của bộ điều khiển đề xuất và được so sánh với bộ điều khiển điện áp trung bình và cao áp [6]. Bộ biến đổi đa mức dựa trên PI (Proportional-Integral). nguồn điện áp phổ biến hơn, có thể được phân loại thành bộ Từ khóa: Active rectifier, T-type rectifier, State Observer, Lin- biến đổi kẹp điểm trung tính NPC (Neutral Point Clamped) ear matrix inequality, Fixed-time sliding-mode control, Dis- [7]–[9], tụ điện treo FC (Flying Capacitor) [10], cầu H nối turbance observer, Proportional-Integral control tầng CHB (Cascaded H-bridge) [11], T-type [12], và loại lai [13]–[15]. Trong số các bộ biến đổi đa mức này, bộ biến đổi 1. Giới thiệu ba pha ba mức hình T đáng được chú ý do có các ưu điểm như tổn thất chuyển mạch thấp, giảm số lượng thành phần (số Chỉnh lưu AC-DC ba pha được sử dụng rộng rãi trong các ứng nguồn một chiều, số lượng linh kiện, …), điện áp và dòng điện dụng công nghiệp do có nhiều ưu điểm như: điện áp một chiều đầu ra có giá trị THD thấp, dễ điều khiển, có thể dẫn năng DC có thể điều khiển được, dòng điện hình sin với độ méo ...